纯镁由于其强度太低而很少被直接使用,在增材制造中常用镁合金按牌号分为 AZ系列(AZ31, AZ61,AZ80,AZ91),ZK系列(ZK60,ZK61),WE系列(WE43,WE54,WE93)。根据标准 GB/T5153-2016,不同牌号的镁合金化学成分如表 2所示。AZ系列(Mg-Al-Zn)镁合金是以 Mg-Al系镁合金为基础发展而来的,适量的 Zn元素添加可以提升试件的抗蠕变性能并减轻镁合金中的 Fe、Ni等杂质元素对腐蚀性能所造成的不利影响,具有均衡的力学性能和一定的耐腐蚀能力,是目前在增材制造研究中应用广泛的镁合金。ZK系列(Mg-Zn-Zr)镁合金是在Mg-Zn系镁合金的基础上添加 Zr元素发展而来,研究表明镁中添加 Zr元素后可以有效的细化晶粒,且有着较强的固溶强化作用,提升镁合金的力学性能,是一种很有研究前景的生物医用材料。WE(Mg-RE)系列镁合金属于稀土镁合金,添加稀土元素的镁合金在室温下表现出良好的抗蠕变性能和拉伸性能。然而,稀土元素成本较高,目前对增材制造的研究主要集中在 AZ系镁合金,对其他系合金尤其是稀土镁合金的增材制造研究较少,开发低成本、的稀土镁合金对镁合金增材制造的研究具有重要意义。
在当今世界能源与环境问题日益的严峻形势下,镁合金ZA73M镁合金在汽车工业、通讯电子业和航空航天工业等领域正得到日益广泛的应用。我国是世界上镁矿资源丰富的国家之一,可利用的镁矿资源产量约占世界总储量的70%,因而在发展镁材料产业上有显著的资源优势。
纯镁的密度为1.738 g/cm3,镁合金的密度也仅为1.75-1.90 g/cm3,约是铝合金的2/3,钢的1/4。镁合金的比强度明显铝合金和钢,比刚度与铝合金相当,远远工程塑料。在当前汽车工业尤其是新能源汽车行业大幅发展的背景下,用镁合金做结构件可以显著减轻汽车自重,有效降低燃油消耗,提高燃油经济性,同时降低污染排放。镁合金在汽车上具潜力的应用是整体结构部件,如方向盘、发动机罩、后备行李箱盖、车顶板、车体加强板、内侧车门框架和后部车厢隔板,部分高强耐热镁合金甚至可以用于发动机汽缸体和汽车轮毂。
镁合金具有良好的导热和导电性能,虽然镁合金的导热能力不及铝合金,但远塑料、树脂,同时镁合金具有良好的电磁屏蔽性能,非常适合用于制造电子产品的金属外壳、机罩。一些电子通讯品牌企业已经成功将镁合金用于制造个人便携式电脑、手机、摄录影器材等电子产品外壳。在2003年全球出货的3000万台笔记本电脑中,采用铝和塑胶机壳的比重达75%,使用镁合金的比重仅25%,但2004年笔记本电脑采用镁合金机壳的比重就提高到了50%以上。
镁合金的密度是钢铁的1/4、铝合金的2/3,是轻的金属结构材料之一,而低的强度和耐蚀性限制了其实际工程应用。通常采用的剧烈塑性变形(SPD)方法对镁合金强度的大幅提升较为有效,可制备出超细晶强镁合金。然而,具有密排六方结构镁合金较差的冷变形能力,需要在较高温度条件下进行SPD加工处理,易造成晶粒长大,难以获得超细晶组织。传统SPD制备的超细晶所形成非平衡晶界会显著降低镁合金的耐蚀性。此外,传统SPD制备的超细晶镁合金样品尺寸小,难以在工程中获得应用。以往研究表明,孪晶组织可用于细化晶粒,提高强度,且孪晶界的能量低,不会对镁合金耐腐蚀性能造成显著影响。然而,镁合金中易启动的拉伸孪晶界面在应力作用下易长大和合并。因此,高密度超细孪晶组织的制备是亟须解决的关键问题。
密度低、比性能好、减震性能好、导电导热性能良好、工艺性能良好、耐蚀性能差、易于氧化燃烧、耐热性差。
其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和的特点。
应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。
加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和的特点。
应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的。